Đồ án máy sấy tháp để sấy thóc thiết kế máy sấy thóc đồ án sấy đồ án máy sấy tháp tính toán thiết kế máy sấy tháp để sấy thóc tính toán thiết kế máy sấy đồ án quá trình thiết bị máy sấy thiết bị sấy tháp
Tổng quan
Giới thiệu về phương pháp sấy
2.1 Khái niệm chung về sấy
Sấy là quá trình loại bỏ độ ẩm khỏi bề mặt vật liệu bằng cách sử dụng nhiệt năng, nhằm giảm khối lượng, tăng độ bền và bảo quản tốt sản phẩm, đặc biệt là nông sản, lương thực và thực phẩm Quá trình này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng trong vận chuyển mà còn đảm bảo các thông số kỹ thuật cho các bước gia công tiếp theo.
Quá trình sấy bao gồm 2 phương thức:
-Sấy tự nhiên: là phương thức sử dụng trực tiếp năng lượng tự nhiên nhờ năng lượng mặt trời, gió… để làm bay hơi nước.
Ưu điểm: đơn giản, rẻ tiền, không tốn năng lượng.
Nhược điểm: năng suất thấp, phụ thuộc thời tiết, diện tích phơi lớn, điều kiện vệ sinh kém.
Sấy nhân tạo là phương pháp sử dụng nguồn năng lượng do con người tạo ra để loại bỏ độ ẩm trong các vật liệu Quy trình này thường được thực hiện trong các thiết bị sấy, nơi cung cấp nhiệt độ cần thiết cho việc làm khô hiệu quả.
Ưu điểm: điều chỉnh được nhiệt độ và tốc độ gió, thời gian sấy nhanh, năng suất cao, đảm bảo điều kiện vệ sinh.
Nhược điểm: tốn năng lượng và chi phí.
Phương pháp sấy nhân tạo phù hợp với sản xuất ở quy mô lớn, dự trữ, xuất khẩu.
Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà trong kỹ thuật sấy có thể chia thành:
Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy (không khí nóng, khói lò,…)
Sấy tiếp xúc là phương pháp sấy trong đó tác nhân sấy không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu, mà truyền nhiệt gián tiếp qua một vách ngăn.
Sấy bằng tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn điên phát ra truyền cho vật liệu sấy.
Sấy bằng dòng điện cao tầng: phương pháp dùng dòng điện cao tầng để đốt nóng toàn bộ chiều dày của vât liệu sấy.
Sấy thăng hoa là phương pháp sấy diễn ra trong môi trường chân không cao và nhiệt độ thấp, giúp loại bỏ độ ẩm tự do trong vật liệu bằng cách đóng băng và bay hơi trực tiếp từ trạng thái rắn thành hơi mà không qua trạng thái lỏng.
2.2 Chọn phương pháp sấy và hệ thống sấy (HTS)
Với thóc người ta thường sử dụng hệ thống sấy đối lưu
Hệ thống sấy đối lưu gồm các dạng : HTS buồng, HTS hầm, HTS tháp, HTS thùng quay, HTS khí động, HTS tầng sôi, HTS phun.
HTS buồng có năng suất thường nhỏ, với VLS cố định trong quá trình sấy, dẫn đến sự không đồng đều trong quá trình này Để cải thiện, người ta thiết kế hệ thống đưa TNS theo đường dích dắc, giúp tạo sự đồng đều cho sản phẩm sấy Hệ thống này phù hợp với các VLS khó bị xáo trộn như tấm gỗ, gạch, ngói, trong khi thóc lại dễ bị xáo trộn, do đó không nên sử dụng thiết bị này cho thóc.
HTS hầm có năng suất vượt trội hơn so với HTS buồng, với quy trình sấy liên tục thay vì theo chu kỳ Tuy nhiên, HTS hầm vẫn tồn tại những nhược điểm tương tự như HTS buồng và không phù hợp cho việc sấy thóc.
- HTS phun: Chỉ dùng để sấy các dung dịch huyền phù Không dùng để sấy thóc.
HTS tháp là thiết bị sấy hiệu quả với năng suất cao, lý tưởng cho việc sấy hạt Quá trình sấy diễn ra liên tục từ trên xuống dưới nhờ vào trọng lực, giúp VLS được xáo trộn đồng đều với TNS, đảm bảo sản phẩm sấy có chất lượng đồng nhất Hơn nữa, việc phân vùng TNS nóng – lạnh trở nên dễ dàng, cho phép áp dụng hiệu ứng A.V.Luikov trong quá trình sấy.
HTS thùng quay là một giải pháp hiệu quả cho việc sấy hạt, tương tự như HTS tháp Với thiết kế cánh xáo trộn, VLS được khuấy đều khi thùng quay, giúp quá trình sấy diễn ra liên tục khi nguyên liệu vào từ đầu này và ra từ đầu kia Ưu điểm nổi bật của HTS thùng quay là khả năng xáo trộn đồng đều hơn so với HTS tháp, nhờ vào động cơ quay điều khiển cánh xáo trộn Tuy nhiên, phương pháp này chỉ phát huy hiệu quả tối ưu khi sấy với năng suất trung bình, vì việc dẫn động cho thùng quay trở nên tốn kém và phức tạp khi áp dụng cho năng suất lớn.
HTS tầng sôi là một phương pháp sấy hiệu quả, trong đó VLS luôn được xáo trộn và giữ ở dạng hạt Dưới tác động của TNS với các thông số thích hợp, VLS luôn bồng bềnh, giúp quá trình sấy diễn ra liên tục Hạt khô nhẹ nằm ở phần trên của lớp sôi, dễ dàng được lấy ra khỏi TBS Nhờ vào khả năng truyền nhiệt và ẩm tốt giữa TNS và VLS, sấy tầng sôi mang lại năng suất lớn, thời gian sấy nhanh và đảm bảo VLS được sấy đều.
Ba loại thiết bị sấy thóc gồm tháp, thùng quay và tầng sôi đều có khả năng sấy hiệu quả Tuy nhiên, sấy tháp được đánh giá là lựa chọn tối ưu nhất nhờ vào chi phí đầu tư thấp và chất lượng sản phẩm tốt hơn Thiết bị sấy tháp sử dụng trọng lực để xáo trộn vật liệu sấy, không cần tác động từ bên ngoài, giúp tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa quy trình sấy.
- Quay : HTS thùng quay cần có động cơ để làm quay thùng, tốn công suất cho động cơ.
- Bồng bềnh : HTS tấng sôi, TNS phải có áp lực nhất định thì mới thổi lớp VLS thành màng bồng bềnh.
Và hơn cả là VLS vẫn đảm bảo yêu cầu Thóc sấy đạt độ ẩm từ 20% xuống 15%, có độ ẩm tương đối đồng đều.
Còn nếu sản phẩm sấy đòi hỏi có yêu cầu cao hơn thì việc chọn HTS thùng quay và tầng sôi là rất phù hợp.
2.3 Chọn tác nhân sấy, nhiên liệu
Tác nhân sấy có các loại sau: Không khí ẩm, khói và hơi quá nhiệt
Không khí ẩm là loại tác nhân sấy phổ biến, phù hợp cho mọi loại sản phẩm Việc sử dụng không khí ẩm giúp tránh ô nhiễm cho sản phẩm trong quá trình sấy và dễ dàng hấp thụ nhiệt từ chất tải nhiệt qua thiết bị trao đổi nhiệt Nhiệt độ sấy thường ở mức vừa phải, không vượt quá 50 độ, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các thiết bị có chi phí thấp.
- Khói lò: dùng khói lò có ưu điểm là phạm vi nhiệt độ rộng từ vài chục độ đến trên
100, không cần Calorife Tuy nhiên dùng khói lò có nhược điểm là có thể làm ô nhiễm sản phẩm sấy.
Hơi quá nhiệt là một phương pháp sấy hiệu quả cho các sản phẩm dễ cháy nổ và chịu được nhiệt độ cao, do nhiệt độ sấy thường lớn hơn 100 độ C.
VLS ở đây là thóc do đó ta chọn TNS là hỗn hợp khói lò hòa trộn với không khí tươi là rất phù hợp bởi vì:
- Thóc có lớp vỏ trấu bên ngoài khi sấy bằng khói sẽ không làm ảnh hưởng tới chất lượng của hạt gạo.
- Khói là TNS rẻ tiền nhất vì không cần tới calorife mà chỉ cần buồng hòa trộn, chi phí nhỏ hơn rất nhiều.
Như vậy khói vừa đảm bảo được là TNS lại tạo ra kinh tế hơn Khói là TNS phù hợp nhất Bên cạnh đó khói cũng có nhược điểm:
+ Trong khói có nhiều bụi cản trở dòng TNS, tốn năng suất cho quạt.
+ Bụi cũng bám vào VLS làm bẩn sản phẩm.
2 Buồng hòa trộn 4.Buồng sấy
Hình 2 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy bằng khói 2.3.2.Chọn chất tải nhiệt
Chất tải nhiệt cần phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và kinh tế Các loại nhiên liệu thường được sử dụng để đốt tạo khói lò, phục vụ cho hệ thống HTS theo phương pháp đối lưu bao gồm than, củi gỗ, củi trấu và gas.
Ta chọn nhiên liệu dùng là than có thành phần là C6,7% ; H=2,7% ; O,1%;
Trong buồng đốt, nhiên liệu được đốt cháy với hệ số không khí thừa phù hợp để tối ưu hóa quá trình cháy Khói lò sau đó được chuyển vào buồng hòa trộn, nơi không khí ẩm được sử dụng để trao đổi nhiệt, tạo ra môi chất sấy có nhiệt độ thích hợp Môi chất này tiếp tục được đưa vào tháp sấy để thực hiện quá trình sấy trước khi thải ra ngoài Khói lò sau khi trao đổi nhiệt sẽ được xử lý bụi trước khi xả ra môi trường Tại buồng sấy lạnh của tháp sấy, không khí ẩm được sử dụng để ủ VLS đến độ ẩm mong muốn, và sau đó được đưa vào buồng đốt cùng với không khí ẩm, nhằm giảm tiêu thụ năng lượng cho quạt.
2.4 Giới thiệu về hệ thống sấy tháp
Hệ thống sấy tháp bao gồm tháp sấy, các kênh dẫn và kênh thải TNS, quạt, cùng với một số thiết bị phụ như buồng đốt và cyclon Tháp sấy được cấu tạo thành các khối hộp nhỏ, trong đó VLS được nạp từ trên đỉnh tháp qua gầu hoặc băng tải và di chuyển xuống dưới TNS từ các kênh dẫn sẽ xuyên qua lớp VLS và được thải ra ngoài qua các kênh thải, thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm theo phương thức đối lưu.
Tính toán hệ thống sấy
Kết cấu tháp
- Chọn tháp sấy gồm hai vùng sấy và một vùng làm mát.
Tháp được thiết kế với cấu trúc bên trong bao gồm các kênh gió nóng và kênh thải ẩm được sắp xếp xen kẽ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển của thóc Khoảng cách giữa các kênh dao động từ 70-90 mm, đảm bảo thóc có thể di chuyển dễ dàng từ trên xuống dưới tháp.
Kết cấu kênh dẫn, kênh thải
Chọn chế độ sấy
Vùng sấy thứ hai : 12 = 21 = 18% ; 22 = 14% ; tb = 16%.
Nhiệt độ tác nhân sấy (TNS) trong thiết bị sấy tháp cho các hạt ngũ cốc như ngô và lúa thường dao động từ 80-140 độ C Việc lựa chọn phân bố nhiệt độ TNS được thực hiện theo các vùng cụ thể để đảm bảo hiệu quả sấy tối ưu.
Nhiệt độ cho phép để đốt nóng hạt được xác định dựa trên thời gian sấy trung bình trong một vùng, với giả định rằng thời gian sấy trung bình bằng nửa thời gian sấy tổng, tức là τ1 = τ2 = 1 giờ Theo công thức (10.11) trên trang 210 của tài liệu tham khảo, nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt trong các vùng tương ứng sẽ được tính toán cụ thể.
Vùng sấy thứ nhất: th = 2,218 – 4,343 lnτ + th = 2,218 – 4,343 ln(1) + = 50 o C
Vùng sấy thứ hai : th = 2,218 – 4,343 ln(1) + = 52 o C
- Nhiệt độ TNS ra khỏi các vùng: Theo điều kiện (11.1) Trang 232 – [1], t2 ≤ th + (5
10) o C và nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt đã tính ở trên ta chọn :
Nhiệt độ vào và ra của các vùng trong VLS cần được xác định theo nguyên tắc: nhiệt độ vào của vùng sau bằng với nhiệt độ ra của vùng trước Nhiệt độ ra của các vùng được tính dựa trên nhiệt độ TNS với công thức: tv2i = t2i – (5 10) °C.
Vùng sấy thứ nhất: tv11= t0= 20 o C; tv21= 35 o C
Vùng sấy thứ hai: tv12= tv21= 35 o C; tv22= 40 o C
Vùng làm mát: tv13= tv22= 40 o C; tv23= 30 o C.
Tính cân bằng ẩm cho từng vùng
- Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1 giờ Theo công thức (7.5) Trang 128 –[1], ta tính lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ vùng thứ i:
- Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1 giờ trong vùng sấy thứ nhất bằng:
W1= G11= 1500= 91,463 kg/h Lượng VLS ra khỏi vùng sấy thứ nhất bằng:
- Tương tự, lượng ẩm cần bốc hơi trong 1 giờ trong vùng sấy thứ hai bằng:
Lượng VLS ra khỏi vùng sấy thứ hai:
- Tương tự, lượng ẩm cần bốc hơi trong vùng làm mát:
W3= G13= 1343,024= 15,437 kg/h Lượng VLS ra khỏi vùng làm mát:
4 Tính toán quá trình cháy và quá trình hòa trộn Đồ thị I-d Quá trình sấy lý thuyết
- Không khí bên ngoài (t0; 0)= (20 o C;85%), áp suất B= 745 mmHg, ta có: Áp suất hơi bão hòa Pb0:
Pb0= exp{12,000−} ,bar Công thức Trang 41 – [1]
Pb0= exp{12−}=0,0233 bar Lượng chứa ẩm d0: d0= 0,621= 0,621, kg ẩm/kg kk
Công thức (2.21) Trang 28 – [1] d0= 0,621= 0,0126 kg ẩm/kg kk Entanpy I0: (Công thức (2.25) Trang 29 – [1])
- Nhiệt trị cao của nhiên liệu Theo công thức (3.2) Trang 53 – [1], chúng ta có:
- Lượng không khí theo lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu L0 Theo công thức (3.11) Trang 55 – [1]:
- Thông số khói lò sau buồng đốt (trước buồng hòa trộn):
Trên đồ thị I–d, trạng thái được biểu diễn bởi điểm K, xác định điểm này cần biết lượng ẩm dk và entanpy Ik tương ứng.
Nếu lấy hệ số không khí thừa buồng đốt αbđ = 1,2 thì lượng chứa ẩm của khói: dkl dk (9.0,027 0,25) 1, 2.4,857.0,0126
Entanpy của khói lò sau buồng đốt
I k Ở đây ta chọn hiệu suất buồng đốt = 90% Nhiệt dung riêng và nhiệt độ nhiên liệu tương ứng lấy bằng : Cnl= 2,2 kJ/kgK ; tnl= 20 0 C
Khi đó entanpy của khói sau buồng đốt bằng :
Hệ số không khí thừa được tính toán sau các quá trình hòa trộn, theo công thức (3.15) trên trang 57 Với nhiệt độ tli đã chọn, ta có thể tính được các giá trị năng lượng như sau: ia0 = 2536,84 kJ/kg, ia1 = 2665,78 kJ/kg và ia2 = 2721,04 kJ/kg.
Nhiệt dung riêng của khói khô: Cpk= 1 kJ/kg.K
Thay các đại lượng vào ta được : α1 α1 ≈ 35 α2 α2 ≈ 25
- Thông số khói lò sau buồng hòa trộn (Trước khi vào các vùng sấy):
Trạng thái này là sự kết hợp giữa khói lò sau buồng đốt tại điểm K và không khí ngoài trời tại điểm A, dẫn đến việc điểm hòa trộn B phải nằm trên đường thẳng AK.
Lượng chứa ẩm của trạng thái B được tính theo công thức (3.29) trên trang 59 của tài liệu Sau khi thay thế αi và các đại lượng đã biết, lượng chứa ẩm của khói trước khi vào các vùng sấy được xác định là d11 = 0,0155 kg ẩm/kg không khí và d12 = 0,0166 kg ẩm/kg không khí.
Từ đồ thị I-d tại trạng thái B, với cặp thông số (tli; dli), có thể xác định entanpy Ili của khói lò trước khi vào vùng sấy 2, theo công thức (3.32) trong tài liệu trang 60 – [1].
I 1i Thay các đại lượng vào ta tính được entanpy của khói trước khi vào các vùng sấy :
Phân áp suất bão hòa của hơi nước Pb theo nhiệt độ t1i:
Pb2 = exp{12 –} = 1,962 bar Suy ra: φ11 = = 3,5% φ12 = = 1,3%
5 Xác định kích thước sơ bộ
Bố trí và kích thước kênh dẫn, thải.
- Thể tích của thóc chứa trong tháp là:
Vthóc= =.2= 4 m 3 (Khối lượng riêng của thóc ướt:= 750 kg/m 3 )
- Thể tích tháp: V tháp = V thóc +V trống = B.L.H
(B, L, H là chiều rộng, chiều dài, chiều cao của tháp)
Số lượng máng dẫn (kênh dẫn hoặc kênh thải): k= 7
Khi thóc di chuyển từ trên xuống qua các kênh dẫn (kênh thải), nó không lấp đầy các khoảng trống xung quanh, dẫn đến việc hình thành các vết lõm bên dưới các kênh này.
Vtrống = 1,25(n L FK) n - Số kênh dẫn và kênh thải.
L - Chiều dài của máng dẫn = chiều rộng của thiết bị sấy.
Chúng ta quyết định chọn chiều cao tháp sấy là 5,5 m, bao gồm cả các vùng sấy và vùng làm mát Điều này đảm bảo an toàn trong quá trình cung cấp và tháo dỡ vật liệu.
- Vậy kích thước sơ bộ của tháp sấy:
6 Quá trình sấy lý thuyết
Quá trình sấy lý thuyết có đặc trưng là I= const, với các thông số I11, d11; I12, d12 và t21, t22 Dựa vào những thông tin này, chúng ta có thể dễ dàng xác định các điểm biểu diễn trạng thái TNS C01, C02 khi ra khỏi các vùng sấy.
- Theo công thức (3.33) Trang 60 – [1], suy ra: d2i0 Trong đó: i21= 2500+ 1,842t21= 2500+ 1,824.40= 2572,96 kJ/kg i22= 2500+ 1,842t22= 2500+ 1,842.50= 2591,20 kJ/kg Suy ra: d210= = = 0,0354 kg ẩm/kg kk d220= = = 0,0434 kg ẩm/kg kk
- Áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ t21 và t22 là:
- Khi đó, độ ẩm tương đối, theo công thức (2.19) Trang 28 – [1] φ210 = = 73% φ220 = = 53%
- Lượng TNS lý thuyết để bốc hơi 1kg ẩm của từng vùng tương ứng bằng: l01= = = 50,2512 kg/kg ẩm
7 Tính các tổn thất nhiệt
- Tổn thất nhiệt do VLS mang đi.
Nhiệt dung riêng Cvi của thóc ra khỏi hai vùng sấy:
Do đó nếu nhiệt dung riêng của vật liệu khô Ck = 1,55 kJ/kg thì nhiệt dung của VLS ra khỏi hai vùng sấy tương ứng bằng :
Khi đó nhiệt lượng tổn thất do VLS mang đi khỏi hai vùng sấy bằng:
Hay : qv1 = = = 467,777 kJ/kg ẩm qv2 = = = 786,8 kJ/kg ẩm
- Tổn thất nhiệt ra môi trường:
Diện tích bao quanh tháp :
Theo kinh nghi m, ta chia chi u cao c a tháp theo các vùng v i t l : Vùng s yệ ề ủ ớ ỷ ệ ấ 1/vùng s y 2/vùng làm mát = 1,5/1/1 Do đó, di n tích xung quanh c a ba vùngấ ệ ủ tương ng b ng ứ ằ
Để tính toán hệ số truyền nhiệt α1 và α2, cần xác định tốc độ tác động của không khí trong và ngoài thiết bị sấy Thông số này được đo qua tốc độ không khí trong khoảng 0,2-0,5 m/s, và chúng ta chọn v = 0,3 m/s Tốc độ không khí trong gian máy thường phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cấu trúc máy, hướng gió, và vị trí địa lý Trong ví dụ này, tốc độ không khí được giả định là 0,1 m/s Từ đó, ta có α1 = 5 + 3,4.v = 6,02 kCal/m².K (tương đương 7 W/m².K) và α2 = 5 + 3,4.V = 6,22 kCal/m².K (tương đương 6,22 W/m².K).
Tường thi t b s y ta xây bê tông c t thép có =0,07 m và h s d n nhi t= 1,54 ế ị ấ ố δ ệ ố ẫ ệ W/m 2 K
Do đó = 2,87 W/m.K Đ chênh l ch nhi t đ trung bình ộ ệ ệ ộ
T n th t nhi t ra môi trổ ấ ệ ường được tính cho 1kg m c a 2 vùng:ẩ ủ qmt1= K.F1 = 2,87.8,6.40 9491 J/kg m ẩ � 39 kJ/kg mẩ qmt2= K.F2.= 2,87.5,7.58 = 52712 J/kg m ẩ � 53 kJ/kg mẩ
8.Xây dựng quá trình sấy thực
- Tính giá trị (Tổng đại số tổn thất nhiệt và gia nhiệt bổ sung)
Thay Ca = 4,1868 kJ/kgK , t0 = 20 0 C và qv = qvi ; qmt = qmti ta tính được giá trị của hai vùng sấy bằng :
- Xác định các thông số của TNS sau quá trình sấy thực Từ I1i , t1i , t2i , d1i , i ta xác định được trên đồ thị I – d điểm Ci , i = 1,2 Chú ý rằng :
- Để kiểm chứng lại ta cũng có thể tính bằng phương pháp giải tích
Lượng chứa ẩm của TNS ra khỏi các vùng sấy thực Trước hết ta tính Cdxi :
Cdx2 = 1 + 1,842d12 = 1 + 1,842.0,0166 = 1,0306 kJ/kg K Theo công thức (7.32) trang 138 – [1], ta tính được d21 = d11 + 0,0155 = 0,0327 kg ẩm/kg kk và d22 = d12 + 0,0166 = 0,038 kg ẩm/kg kk Độ ẩm tương đối của TNS ra khỏi 2 vùng sấy là φ21 = 68% và φ22 = 47%, cho thấy độ ẩm tương đối của TNS ra khỏi các vùng sấy tương đối bé Do đó, cần chọn lại nhiệt độ, cụ thể là t21 = 37 o C và t22 = 40 o C Sau khi tính toán lại, ta có d21 = 0,03377 kg ẩm/kg kk, d22 = 0,0414 kg ẩm/kg kk, Pb1 = 0,0623 bar, Pb2 = 0,0732 bar và φ21 = 82%, φ22 = 82%.
- Lượng TNS thực tế cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm của từng vùng tương ứng bằng : l1 = = = 54,734 kg kk/kg ẩm
L1 = l1 W1 = 54,734.91,463 ≈ 5006 kg kk/h l2 = = = 40,322 kg kk/kg ẩm
- Thể tích TNS trung bình ở các vùng sấy ( Theo PL5, Trang 349 – [1] ) với độ ẩm tương đối và nhiệt độ đã biết ta tìm được.
Vùng sấy 1: Với t11 = 90 0 C và φ11 =3,5% ta được v11 = 1,078 m 3 /kg kk
Với t21 = 37 0 C và φ21 % ta được v21 = 0,9357 m 3 /kg kk Vùng sấy 2: Với t12 = 120 0 C và φ12 = 1,3% ta được v12 = 1,129 m 3 /kg kk
Với t22 = 40 0 C và φ22 = 85% ta được v22 = 0,966 m 3 /kg kk
- Do đó, thể tích trung bình của TNS trong các vùng bằng :
Tổng nhiệt lượng cần thiết q: q1 = l1 (I11 – I0) = 54,734.(130,991 –52,044) ≈ 4321 kJ/kg ẩm
Nhiệt lượng có ích : q11 = i21 – Ca tv11 = 2572,96 – 4,1868.20 ≈ 2489 kJ/kg ẩm
Tổn thất nhiệt do TNS mang đi : q21 = l1 Cdx1 (t21 – t0) = 54,734 1,028(37 – 20) ≈ 957 kJ/kg ẩm
Tổng nhiệt lượng các tổn thất nhiệt và nhiệt lượng có ích : q1 ’ = q11 + q21 + qv1 + qmt1 = 2489 + 957 + 468 + 39= 3953 kJ/kg ẩm
Theo nguyên tắc, giá trị q1 phải bằng giá trị q1 Tuy nhiên, trong quá trình tính toán, việc làm tròn và các yếu tố khác, như việc chọn tốc độ TNS trong các vùng sấy là w = 3 m/s mà không thể kiểm tra lại, có thể dẫn đến sai số Do đó, cần xem xét sai số tương đối để đảm bảo tính chính xác.
Như vậy mọi thứ tính toán có thể chấp nhận được
Bảng cân bằng nhiệt vùng sấy 1
T Đại lượng Ký hiệu Giá trị, kJ/kg ẩm %
3 Tổn thất do VLS qv1 468 11
4 Tổn thất ra môi trường qmt1 39 0,6
5 Tổng nhiệt lượng tính toán q’1 3953 92
7 Tổng nhiệt lượng cần thiết q1 4321 100
Tổng nhiệt lượng cần thiết q: q2 = l2 (I12 – I0) = 40,322.(162,492 –52,044) ≈ 4453 kJ/kg ẩm
Nhiệt lượng có ích : q12 = i22 – Ca tv12 = 2591,20 – 4,1868.35 ≈ 2445 kJ/kg ẩm
Tổn thất nhiệt do TNS mang đi : q22 = l2 Cdx2 (t22 – t0) = 40,322 1,0306(40 – 20) ≈ 831 kJ/kg ẩm
Tổng nhiệt lượng các tổn thất nhiệt và nhiệt lượng có ích : q2 ’ = q12 + q22 + qv2 + qmt2 = 2445 + 831 + 787 + 53= 4116 kJ/kg ẩm
Nguyên tắc q1 phải bằng q1, nhưng trong quá trình tính toán, việc làm tròn và các yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến kết quả Chẳng hạn, khi chọn tốc độ TNS trong các vùng sấy là w = 0,3 m/s, chúng ta không thể kiểm tra lại Do đó, việc xem xét sai số tương đối là cần thiết.
Như vậy mọi thứ tính toán có thể chấp nhận được.
Bảng cân bằng nhiệt vùng sấy 2
T Đại lượng Ký hiệu Giá trị, kJ/kg ẩm %
3 Tổn thất do VLS qv2 787 17
4 Tổn thất ra môi trường qmt2 53 1,4
5 Tổng nhiệt lượng tính toán q’2 4116 92,4
7 Tổng nhiệt lượng cần thiết q2 4453 100
10.Tính nhiên liệu tiêt hao
- Nhiên liệu tiêu hao trong 1h tính theo công thức : b =
Tổng nhiên liệu tiêu hao trong 1h cho cả hai vùng sấy : b = b1 + b2 = 29 + 22= 51 kg/h
11.Tính toán vùng làm mát
- Nhiệt lượng VLS tỏa ra cho không khí trong buồng làm mát Q3.
Nhiệt dung riêng trung bình Cv3:
Cv3 = Ca tb3 + (1 - tb3 )Ck = 4,1868.0,135 + (1 – 0,135)1,55 = 1,905 kJ/kgK
- Do đó nếu lấy nhiệt độ vật liệu sấy vào tv13 = t22 − 5= 40 −5= 35 0 C và nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi buồng làm mát tv23 = 30 0 C thì nhiệt lượng Q3 bằng :
- Nếu bỏ qua nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh kết cấu bao che của buồng làm mát ta có :
- Tính thông số không khí sau buồng làm mát
Khi nhiệt độ không khí ra khỏi buồng làm mát được đặt ở t23 = 25°C, trạng thái C3 của không khí này sẽ được xác định hoàn toàn Cần lưu ý rằng, khác với quá trình sấy, đây là quá trình đốt nóng và tăng ẩm Phương pháp tính toán cũng có thể được thực hiện một cách phân tích.
Cdx0 = 1,004 + 1,842d0 = 1 + 1,842.0,0126 1,027 kJ/kg K i23 = 2500 + 1,842.t23 = 2500 + 1,842.25 = 2546 kJ/kg
Theo công thức (7.32) trang 138 –[1] ta có : d23 = d0 + = 0,0126 + 0,0156 kg ẩm/kg kk Độ ẩm tương đối : φ23 = = 77%
Lượng không khí cần thiết cho quá trình làm mát : l3 = = 333 kg/kg ẩm
Thể tích trung bình của không khí trước và sau buồng làm mát
Theo PL5 trang 349 – [1] với độ ẩm tương đối và nhiệt độ đã biết ta tìm được
Với t0 = 20 0 C và φ0 = 85% ta được v0 = 0,864 m 3 /kg kk
Với t23 = 25 0 C và φ23 = 77% ta được v23 = 0,884 m 3 /kg kk
Do đó , thể tích trung bình :
Phần III: Bố trí kênh và chọn quạt
Chúng ta đã xác định kích thước và cách bố trí các kênh dẫn và kênh thải theo mục 5, với khả năng bố trí 7 hàng trên tiết diện ngang và 20 hàng theo chiều cao Cụ thể, ở vùng sấy 1, có 8 hàng được sắp xếp theo chiều cao, bao gồm 4 hàng kênh dẫn và 4 hàng kênh thải xen kẽ Tương tự, ở vùng sấy 2, có 6 hàng với 3 hàng kênh dẫn và 3 hàng kênh thải cũng được bố trí xen kẽ Trong buồng làm mát, chúng ta cũng bố trí 6 hàng, bao gồm 3 hàng kênh dẫn và 3 hàng kênh thải.
Từ kích thước và cách bố trí của kênh dẫn và thải, chúng ta có thể xác định tốc độ tác nhân trong hai khu vực sấy và buồng làm mát Diện tích của kênh tại một tiết diện ngang F1 được tính toán như sau:
Tốc độ tác nhân đi trong kênh dẫn và kênh thải của vùng sấy 1 là: v1 ’= = 5,4 m/s
Tốc độ tác nhân sấy đi trong kênh dẫn, kênh thải của vùng sấy 2 là: v2 ’= == 3,96 m/s
Tốc độ tác nhân sấy đi trong kênh dẫn và kênh thải của buồng làm mát là: v3 ’== =5,64 m/s
Vận tốc này thỏa mãn điều kiện vận tốc TNS đi trong tháp
